超临界CO2萃取技术

超临界CO2萃取技术 中国药科大学选修作业 CompanyLogo 浸提技术 常用中药提取分离新技术 分离纯化技术 CompanyLogo 超临界CO2萃取技术 优点 局限性 超临界CO2萃取原理 应用举例 超临界流体概念 CompanyLogo 超临界流体 概念 基本概念 超临界状态是继固态 液态和气态之后的第四种状态 当把处于气液平衡的物质继续升温 升压时 热膨胀引起液体密度的减小 而压力的升高又使气相密度变大 当温度和压力达到某一点时 气液两相的相界面消失 成为一个均相体系 这一点就是该物质的临界点 当流体的温度和压力都处在临界温度和临界压力以上时 则称该流体处于超临界状态 该流体为超临界流体 在超临界流体中 CO2是研究最多的一种流体 CO2因其无毒 不燃烧 与大部分物质不反应 价廉等优点 最为常用 超临界流体的主要特性 密度类似液体 因而溶剂化能力很强 压力和温度微小变化可导致其密度显著变化 粘度接近于气体 具有很强传递性能和运动速度 扩散系数比气体小 但比液体高一到两个数量级 介电常数 极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别 超临界流体的极性可以改变 在一定温度条件下 只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质 可选择范围广 CO2本身是非极性的 可以在超临界CO2流体中加入一些CH3OH 则可以萃取一些极性的化合物 CompanyLogo 超临界CO2萃取技术 原理 萃取原理概述 物质在超临界流体中的溶解度 受压力和温度的影响很大 在超临界状态下 将超临界流体与待分离的物质接触 使其有选择性地把极性大小 沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来 就可以达到分离提纯的目的 问 对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的 那么我们怎么有效分离呢 但事实上可以控制条件得到最佳比例的混合成分 然后借助减压 升温的方法使超临界流体变成普通气体 被萃取物质则完全或基本析出 从而达到分离提纯的目的 所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的 CompanyLogo 流量计 CO2钢瓶 冷箱 泵 泵 流量计 分离 分离 萃取 混合 超临界CO2萃取基本流程图 精 馏 柱 携带剂 CompanyLogo 超临界流体萃取 特点 超临界流体萃取的特点1 萃取和分离合二为一 当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时 由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相 气液分离 而立即分开 不存在物料的相变过程 不需回收溶剂 操作方便 不仅萃取效率高 而且能耗较少 节约成本 2 压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数 临界点附近 温度压力的微小变化 都会引起CO2密度显著变化 从而引起待萃物的溶解度发生变化 可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的 压力固定 改变温度可将物质分离 反之温度固定 降低压力使萃取物分离 因此工艺流程短 耗时少 对环境无污染 萃取流体可循环使用 真正实现生产过程绿色化 3 萃取温度低 CO2的临界温度为31 265 临界压力为7 18MPa 可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散 完整保留生物活性 而且能把高沸点 低挥发渡 易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来 4 临界CO2流体常态下是气体 无毒 与萃取成分分离后 完全没有溶剂的残留 有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留 同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染 100 的纯天然 5 超临界流体的极性可以改变 一定温度条件下 只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质 可选择范围广 CompanyLogo 优点和局限性 CompanyLogo 超临界CO2萃取技术 应用 目前 国内外采用CO2超临界萃取技术可利用的资源有 紫杉 黄芪 人参叶 大麻 香獐 青蒿草 银杏叶 川贝草 桉叶 玫瑰花 樟树叶 茉莉花 花椒 八角 桂花 生姜 大蒜 辣椒 桔柚皮 啤酒花 芒草 香茅草 鼠尾草 迷迭香 丁子香 豆蔻 沙棘 麦 玉米 米糠 鱼 烟草 茶叶 煤 废油等 CompanyLogo 应用举例 丹参 丹参是我国传统使用的中药 具有祛癖止痛 活血通经 清心除烦的功效 能显著增加冠脉流量 丹参中既含有脂溶性成分丹参酮 又含有水溶性成分丹参素 丹参酚酸等 超临界CO2萃取法 将备用的210kg丹参原料粉碎至20目 每个萃取釜装丹参原料10kg 在预先设定的萃取条件下 两釜并联进行超临界CO2萃取 每次萃取时间2小时 得萃取物 直至210kg丹参原料全部萃取完毕 合并所有的萃取物 混合均匀 称重 取样检验 CompanyLogo 超临界CO2萃取丹参药材中的丹参酮 A的最佳条件选择为 萃取压力25 0MPa 萃取温度50 以95 乙醇为携带剂 乙醇用量30 原料粒度20目 动态萃取2h 流速为250L h 应用举例 丹参 CompanyLogo 超临界CO2萃取法与传统的有机溶剂提取法相比 具有成本低 操作简便 提取安全 收率高 杂质少 无污染等优点 综合考虑可替代传统的有机溶剂提取法 超临界CO2萃取法完全可以在大生产中推广使用 应用举例 丹参 CompanyLogo 青蒿素是我国唯一得到国际承认的抗疟新药 青蒿素结构中有一过氧基团 传统的溶剂提取法由于经过长时间的提取和浓缩 易使青蒿素破坏损失 且要浓缩大量的有机溶剂 易燃易爆 提取周期长 成本高 中药提取分离过程现代化国家工程研究中心采用了超临界CO2萃取 重结晶等技术的工艺集成从黄花蒿中提取青蒿素 产品收率比传统法提高1 9倍 生产周期比传统法缩短约100h 并且成本有较大降低 此外 该工程中心在注射用蛋黄卵磷脂的产业化开发中将超临界CO2萃取与结晶 冷冻干燥等技术工艺集成 结果既解决了生产工艺上的难点 又降低了成本 超临界CO2萃取技术与其他技术联用 CompanyLogo 大蒜可行滞气 暖脾胃 消症积 解毒杀虫的作用 近代研究表明大蒜亦有抗菌消炎 降血脂 抑制血小板聚集 减少冠状动脉粥样硬化 抗癌防癌等作用临床所用大蒜注射液的生产工艺中集成了超临界CO2萃取 分子蒸馏和膜分离技术 采用超临界CO2萃取大蒜有效成分 用分子蒸馏进行